原创 几种典型程序控制电压源及其电磁兼容性设计

Voltage Source for Program Control and Its Design of Electromagnetic Compatibility

LIN Zhan-jiang

Abstract:The typical voltage source for program control and its design of electromagnetic compatibility are introduced.

Keywords:Converter;Voltage source;Electromagnetic compatibility  

1   引言

    在一些电子仪器设备中，经常需要性能优良的可调整的电压源或电流源，以往大多采用运算放大器来完成。现在，随着集成A/D，D/A转换器精度的提高，已广泛地采用A/D，D/A转换器构成精密的程序控制的电压源或电流源。至于选择何种类型的转换器，输出量是电压还是电流，应根据实际情况决定。另外，转换器所处的系统充满了各种形式的噪声，有噪声必然产生测量误差，有误差必然降低测量精度。电磁干扰是影响测量精度的主要因素，因此，在设计含有转换器的系统时，要采取行之有效的措施加以消除。

2   典型的程序控制电压源

    以下用D/A转换器为例阐述程序控制电压源的工作原理。D/A转换器的输出量为电压输出时，其本身就是一个较好的精密程序控制电压源。其中被控电压的精度依赖于D/A转换器的相对精度。图1是一个基本程控电压源电路。

图1   数 控 可 编 程 电 压 源

    在这里需要指出，输出驱动能力够用时，放大器A2可以不用。根据D/A转换器的基本原理，该电路应满足如下传输函数：

    UO=（UR/RR）RFai·2－i    （1）

式中：ai——第i位的输入数字量，i=1,2,…，n，ai的值为“1”或“0”；

      UR——参考电压；

      RR——参考输入电阻；

      RF——放大器的反馈电阻。

    对于偏移二进制码，其传输函数为：

    UO=（UR/RR）RF（ai·2－i－1/2)   （2）

    从式（1）、（2）可知，输出电压是参考电流IR=VR/Rr、反馈电阻Rf和输入数字量的函数。改变参考电流IR和反馈电阻Rf，即改变最大输出幅度，改变输入数字代码即可控制输出电压的数值。也就是编程是通过改变D/A转换器的输入数字量来实现的。

    如果所需要的一组电源各路输出都具有整数倍或乘幂关系时，可以直接用n个乘法型的D/A转换器构成程控系列电源，如图2所示。图中各路电源进行迭代相乘，其关系为：

    U1=－URD

图2   数控系列电源

    U2=－U1D=URD2

         ……

    Un=－Un－1D=(－1)nURDn

式中：D——输入数字量。

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